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机械制造业的发展趋势与制造模式

2019-07-10
      本文介绍了21世纪的制造模式,阐述了机械制造发展的精密化、自动化、信患化、柔性化、集成化和智能化趋势,在分析了我国机械制造发展存在的差距的基础上,提出了我国机械制造发展发展策略。随着科学技术的飞速发展和市场竞争日益激烈,越来越多的制造食业开始将大量的人力、财力和物力投入剑的制造技术和的制造模式的研究和实施策略之中。改革开放30年,我国制造科学技术有日新月异的变化和发展,确立了社会主义市场经济体制,但与的国家相比仍有一定差距,为了迎接21世纪的挑战,须认清制造技术的发展趋势,缩短与国家的差距,使我国的产品上质量、上效率、上品种和上水平。  

   1 制造模式 

       机械制造业发展趋势表明,只有采用的制造技术并能实施在相匹配的制造模式中才能符合上述的趋势。制造模式足指企业体制、经营、管理、生产组织和技术系统的形态和运作模式。


       1.1 敏捷制造与虚拟制造 


       美国通用汽车公司与里海大学于1988年提出了敏捷制造(AM),AM是在不可预测的持续变化的竞争环境中取得繁荣成长,并具有能对客户需求的产品和服务驱动市场作出迅速响应的生产模式。 


   AM的特征是:  

   ①企业间联作集成。充分发挥各企业的长处,针对限定市场的目标要求共同合作完成任务。  
   ②具有高度的制造柔性。制造柔性是指制造企业对市场要求迅速转产和能实现产品多品种变批量的快速制造。  
   ③充分发挥人的作用,不断提高企业职工素质和教育水平,优化人机功能分配。  
   虚拟制造(VM)是国际上提出的新概念。VM与AM联系密切。

   VM的特征是:
  
   当市场新的机遇出现时,组织几个有关公司联作,把不同的公司,不同地点的工厂或车间重新组织协调工作。在运行之前须分析组合是否优,能否协调运行,以及投产后的效益和风险进行评估,这种联作公司称虚拟公司。虚拟公司通过虚拟制造系统运行。因此研究开发虚拟制造技术(VMT)和虚拟制造系统(VMS)意义重大,美国称AM为2l世纪制造业发展战略。  

   1.2 集成制造与智能制造  

   美国哈林顿博士在《计算机和集成制造》一书中提出计算机和集成制造(CIM)的概念。集成制造的核心内容是:制造企业从市场预测、产品设计、加工制造、经营管理克至售后服务是一个不可分割的整体,需要统筹考虑。整个制造过程的实质是信息采集、传递和加工过程,终生产的产品可看作是信息的物质表现。集成是 CIM的核心,这种集成不仅是物的集成,更主要的是以信息集成为特征的技术集成和功能集成,计算机是集成的工具,计算机和辅助各单元技术是集成的基础,信息交换是桥梁,信息共享是关键。集成的目的在于制造企业组织结构和运行方式的合理化和优化,以提高今业对市场变化的动态响应速度,并追求高整体效益和长期效益。
  
   智能制造(IM)是美国出版研究IM和IMS书籍中首先提出的。它的特征是:在制造工业的各个环节的高度柔性与高度集成的方式,通过计算机和模拟人类专家的智能活动,进行分析、判断、推理、构思和决策,旨在取代或延伸制造环境中人的部分脑力劳动,并对人类专家的制造智能进行收集、存储、完善、共享、继承与发展。制造智能的目的是:通过集成知识工程、制造软件系统、机器人视觉和机器人控制对制造工人的技能与人类专家知识进行建模,以使智能机器能够在没有人干预的情况下进行小批量生产。
  
   1.3 绿色制造 

   1)绿色制造的定义  

   绿色制造又称环境意识制造和面向环境的制造等。即综合考虑环境影响和资源消耗的现代制造模式。其目标是使得产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的全生命周期中,废弃物和有害排放物小,对环境的负面影响小,对健康无害,资源利用率高,使企业经济效益和社会效益更高。  
   2)绿色制造的体系构造  

   包括两个目标,即资源优化利用和环境保护;三相基本内容,即绿色材料、绿色能源和绿色生产过程中制造出绿色产品;两个层次的全过程控制,即指在物料转化过程和产品全生命周期过程(包括构思、设计、制造、装配、包装、运输、销售、服务、报废、回收环节)中,充分考虑资源和环境问题,实现大限度地优化利用资源和减少环境污染。 

   2 机械制造业的发展趋势  

   的制造业是将物料、能源、设备、资金、技术、信息和人力等制造资源通过的制造技术,的管理技术和的制造过程转变成人类需求产品的行业。行业追求的目标是:高质量、效率率、高柔性、低成本、低劳动力、低消耗、品种多和规格全的产品,因此,面向21世纪的机械制造技术的发展趋势体现在以下几个方面:  

  2.1 精密化  

   精密加工、超精密加工技术、微型机械是现代化机械制造技术发展的方向之一。精密和超精密加工技术包括精密和超精密切削加工、磨削加工、研磨加工以及特种加工和复合加上(如机械化学研磨、超声磨削和电解抛光等)三大领域。超精密加工技术己向纳米Ƒnm=0.001μm)技术发展。纳米技术己在纳米机械学、纳米电子学和纳米材料技术获得了应用。因此,它促进了机械科学、光学科学、测科学和电子科学的发展。美国1997年首次制造出直径仅为60μm的静电微型电机,以及几十微米的微型齿轮、弹簧及微型机构。武汉大学研制成纳米级超微电极,将其插入活体细胞后首次测出细胞内部神经递质的动态信息。只前各国科学家正在进行微型机器人的研究,微型机器人可以潜入人体血管、脏器去疏通血管、诊治疾病。据国外预测,21世纪将是微型机械电子技术和微型机器人的时代,因此有人将纳米技术与微型机械称为21世纪的核心技术。  

   2.2 自动化  

   自动化技术的成功应用,不但提高了效率,保证了产品质量,还可以代替人去完成危险场合的工作。对于批量较大的生产自动化,可通过机床自动化改装、应用自动机床、专用组合机床、自动生产线来完成。小批量生产自动化可通过NC,MC,CAM,FMS,CIM,IMS等来完成。在末来的自动化技术实施过程中,将更加重视人在自动化系统中的作用。同时自动化开始面向中小型企业,以经济实用为出发点,满足不断发展的产品多样化和个性化需要。 
   2.3 信息化  

   信息、物质和能源是制造系统的三要素。随着计算机、自动化与通讯网络技术红制造系统中的应用,信息的作用越来越重要。产品制造过程中的信息投入,己成为决定产品成本的主要因素。制造过程的实质是对制造过程中各种信息资源的采集、输入、加工和处理过程,终形成的产品可看作是信息的物质表现,因此可以把信息看作是一种产业,包括在制造之中。为此一些企业开始利用网络技术、计算机联网、信息高速公路、卫星传递数据等实现异地生产。使生产分散网络化,以适应21 世纪高柔性生产的需要。
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